葡萄花油田抽油機平衡調(diào)整技術(shù)應(yīng)用

孫曉麗（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

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葡萄花油田抽油機平衡調(diào)整技術(shù)應(yīng)用

孫曉麗（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

抽油機調(diào)平衡是機械采油管理中一項基礎(chǔ)工作，葡萄花油田主要應(yīng)用電流法、扭矩法、功率法3種平衡調(diào)整技術(shù)。通過對平衡調(diào)整技術(shù)的技術(shù)特點及應(yīng)用效果進行評價，發(fā)現(xiàn)利用功率法算出的平衡塊位移量準確，方法簡單、方便，且節(jié)電效果較好，適合現(xiàn)場推廣。

抽油機；平衡；電流法；功率法；拒矩法

抽油機調(diào)平衡是機械采油管理中一項基礎(chǔ)工作，抽油機調(diào)平衡的目的是延長抽油機的使用壽命和降低生產(chǎn)能耗[1]。通過對調(diào)平衡工作量的情況分析，由于措施、新井投產(chǎn)、調(diào)參、作業(yè)等有動態(tài)變化的井比較多，且調(diào)平衡的作業(yè)時間較長，有時存在抽油機平衡調(diào)整不及時的現(xiàn)象。為解決平衡調(diào)整過程中存在的問題，各油田相繼出現(xiàn)了基于扭矩曲線的峰值扭矩法、均方根扭矩法和基于功率曲線的電能法、功率法、均方根功率法。由于峰值扭矩和負扭矩影響電動機減速箱的壽命，均方根扭矩（功率）影響電動機的功率，所以在選擇調(diào)平衡方法時應(yīng)根據(jù)具體情況盡量消除負功，使電動機、減速器的扭矩變化均勻，使抽油機安全、節(jié)能的運行[2]。

1　技術(shù)特點及應(yīng)用效果

目前，葡萄花油田應(yīng)用的抽油機平衡調(diào)整技術(shù)主要有3種，分為電流法調(diào)平衡技術(shù)、扭矩法調(diào)平衡技術(shù)和功率法調(diào)平衡技術(shù)。

1.1電流法調(diào)平衡技術(shù)

電流法調(diào)平衡技術(shù)是用鉗形電流表測取光桿上行、下行的電流最大值，用平衡率判斷抽油機的平衡狀況，平衡率是指下沖程峰值電流與上沖程峰值電流的比值，按照公司對指標管理的統(tǒng)一規(guī)定，當平衡率在85%～100%時，認為抽油機處于平衡狀態(tài)。若平衡率小于85%，平衡塊向曲柄軸端調(diào)，若平衡率大于100%，平衡塊向曲柄末端調(diào)。不平衡時的調(diào)整方法如式（1）所示。

電流法調(diào)平衡技術(shù)的不足之處在于電流平衡存在虛假平衡問題，電流分不出正負，發(fā)電與用電都產(chǎn)生電流，一些嚴重不平衡的井在發(fā)電時產(chǎn)生一個很大的電流，但從電流上看抽油機井還相當平衡；對于功率因數(shù)較低的抽油機井，電動機電流相對于抽油機的載荷變化幅度較小，電流峰值變化并不大，無法真實反映抽油機的平衡比；電流調(diào)平衡工作效率低，電流法調(diào)平衡只知道平衡塊的調(diào)整方向，不確定調(diào)整距離，需要多次調(diào)整才能到位，增加了工人的勞動強度；易存在人為誤差，通過測量抽油機的上下電流峰值來計算平衡比，這種方法錄取的是瞬時峰值電流，存在一定的人為誤差，同一口井同時由不同的人測量會出現(xiàn)不同的結(jié)果。但由于電流法調(diào)平衡方法簡單，仍被廣泛采用[4]。

1.2扭矩法調(diào)平衡技術(shù)

對抽油機的運行能耗進行分析，抽油機的機械傳動損耗與電動機的固定損耗是相對不變的，電動機的變動損耗隨電流成正比，因此，要確保抽油機最節(jié)能，就要使電動機的變動損耗最小，即均方根電流最小，抽油機的負載扭矩決定電流的大小。扭矩法調(diào)平衡技術(shù)是使抽油機在一個周期內(nèi)凈扭矩均方根值最小，使電動機的損耗達到最低，從而達到節(jié)電目的。

扭矩法調(diào)平衡技術(shù)通過地面示功圖測試，利用軟件與示功圖進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)對接，采集上、下沖程中各點的載荷數(shù)據(jù)，結(jié)合抽油機運動幾何參數(shù)計算出凈扭矩，根據(jù)凈扭矩值得出平衡塊的最佳調(diào)整位置及方向。

以1#井為例，通過對比電流法調(diào)平衡與扭矩法調(diào)平衡效果，扭矩法調(diào)平衡技術(shù)具有一定的節(jié)能效果（圖1、圖2）。

圖1　試驗前扭矩曲線

圖2　試驗后扭矩曲線

現(xiàn)場對比測試100口井，平均單井日節(jié)電4.66kWh，節(jié)電率3.7%。其中90口井應(yīng)用電流法判斷為平衡井，再應(yīng)用扭矩法調(diào)平衡技術(shù)進行平衡調(diào)整，平均單井日節(jié)電4.32 kWh，節(jié)電率達到3.5%；10口井應(yīng)用電流法判斷為不平衡井，應(yīng)用扭矩法調(diào)平衡技術(shù)進行平衡調(diào)整，平均單井日節(jié)電7.72 kWh，節(jié)電率達到5.5%。

扭矩法調(diào)平衡技術(shù)是根據(jù)實測功圖，繪制扭矩曲線來調(diào)整抽油機平衡，考慮抽油機整個運動周期內(nèi)的平衡狀況，利用計算機進行精確計算，比電流法調(diào)平衡方式更加科學、合理，減輕了工人的勞動強度，節(jié)省了工作時間；同時，在電流法調(diào)平衡的基礎(chǔ)上取得一定的節(jié)電效果。缺點為由于抽油機扭矩曲線無法直接測量，需要進行大量計算，應(yīng)用不方便。若出現(xiàn)抽油機平衡塊不規(guī)則等造成抽油機幾何參數(shù)不匹配時，實施扭矩法調(diào)平衡可能導致耗電量升高。

1.3功率法調(diào)平衡技術(shù)

功率法調(diào)平衡技術(shù)以抽油機最節(jié)能和最安全為目標，對抽油機功率曲線進行傅立葉分解，通過調(diào)整平衡塊位置，改變一階正弦分量的大?。ú黄胶馀ぞ兀咕礁β首钚?，達到節(jié)能的目的。平衡塊調(diào)整量計算公式如公式（2）所示。

式中：ΔL——平衡塊移動量，m；

b1——均方根功率計算公式的一階正弦分量，kW;

G——平衡塊重，t；

ω——角速度，rad/s。

按照中國石油天然氣集團公司企業(yè)標準《游梁式抽油機平衡及操作規(guī)程》（Q/SY 1233—2009）中規(guī)定，功率法平衡率判定標準為功率平衡比為抽油機上下沖程平均功率之比，以較大值為分母；當上下沖程的平均功率有一項為零或負值時，功率平衡比為零；當功率平衡比小于0.5時，可判定抽油機不平衡。

以功率不平衡、電流平衡的2#井為例，電動機電流相對于抽油機載荷變化很小，無法真實反映抽油機的平衡比，利用功率法調(diào)平衡后，不平衡扭矩由52.95 N·m下降至10.34 N·m，抽油機達到平衡狀態(tài)，運行更加平穩(wěn)，節(jié)電率7.4%（表1）。

表1　功率法調(diào)平衡技術(shù)應(yīng)用效果

現(xiàn)場對比測試81口井，調(diào)整后不平衡扭矩絕對值由97.3 N·m下降至14.9 N·m，功率平衡率由24.7%提高到84.1%，電流平衡率由104.32%下降至96.38%；平均單井日節(jié)電 10.51 kWh，節(jié)電率9.4%。

功率法調(diào)平衡技術(shù)使抽油機不平衡扭矩大幅度下降，減少了電動機及減速箱的磨損，依據(jù)功率法計算出的位移量指導平衡調(diào)整，比較準確，基本上可以一次性調(diào)好，但同樣存在平衡塊形狀不規(guī)則時，無法計算其準確重量，影響調(diào)平衡效果的問題。

2　結(jié)論及認識

1）電流法調(diào)平衡技術(shù)簡單，但存在虛假平衡現(xiàn)象，扭矩法調(diào)平衡比電流法調(diào)平衡方式更加科學、合理，但計算量大，現(xiàn)場應(yīng)用不方便，用功率法算出的平衡塊位移量準確，方法簡單、方便，且節(jié)電效果較好，適合現(xiàn)場推廣。

2）在功率法調(diào)平衡技術(shù)的推廣應(yīng)用過程中，可針對不同區(qū)塊摸索調(diào)平衡的合理界限，使抽油機運行更加平穩(wěn)，同時取得更好的節(jié)能效果。

3）扭矩法與功率法調(diào)平衡技術(shù)都存在抽油機平衡塊形狀不規(guī)則時，影響調(diào)平衡效果的問題，需進一步解決。

[1]王靈志.抽油機井調(diào)平衡技術(shù)的研究[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012 （18）：82.

[2]王偉，檀朝東，王辛涵，等.抽油機井平衡設(shè)計及調(diào)整技術(shù)綜述[J].中國石油和化工，2011（2）：59-61.

[3]張琪.采油工程原理與設(shè)計[M].山東：石油大學出版社，2000：129.

[4]侯立功，劉超，陶明.雙驢頭抽油機平衡調(diào)整的簡易方法[J].油氣田地面工程，2008，27（7）：52-53.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.03.005

2015-11-30

（編輯 沙力妮）?

孫曉麗，工程師，2008年2月畢業(yè)于西安石油大學，從事采油工程相關(guān)工作，E-mail：jiandingbuyi@163.com，地址：黑龍江省大慶市大同區(qū)第七采油廠工程技術(shù)大隊，163517。